機器人零點校準系統(tǒng)及機器人零點校準方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人技術(shù)領域，特別涉及一種機器人零點校準系統(tǒng)及機器人零點校準方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，工業(yè)機器人已成為一種標準設備在全球得到廣泛應用。在工業(yè)機器人實際應用中，為了減少實際操作中的誤差，機器人精度需要有合適的方法或系統(tǒng)進行校準提高。
[0003]工業(yè)機器人的機械臂運動需要根據(jù)三維空間中的起始坐標以及終點坐標確定運動軌跡，從而進行軌跡規(guī)劃。在軌跡規(guī)劃后，通過運動控制模塊控制、驅(qū)動機器人的動作實施模塊。機器人所工作的目標的位置與姿態(tài)可以將機械臂移動到工作空間中一個從未示教過的點，稱為計算點。到達計算點的精度即為機械臂的定位精度。機械臂的定位精度受到重復精度的影響，同時也受到機器人運動學方程中參數(shù)精度的影響。D-H (Denavit-Hartenberg，矩陣)參數(shù)中的誤差將會弓I起逆運動學方程中關節(jié)角的計算誤差。因此，機械臂的定位精度通常比較差，且變化相當大。
[0004]在工業(yè)機器人的實際應用中，會涉及到許多需要高精度的應用環(huán)境，例如微電子、醫(yī)療、精密加工等等。在這些情況下，對工業(yè)機器人定位精度的校準尤其重要。一方面，需要利用標定技術(shù)對工業(yè)機器人精度作進一步的提高；另一方面，需要對研發(fā)設計的工業(yè)機器人進行工作精度的相關檢測，以量化工業(yè)機器人工作的可靠性與穩(wěn)定性。
[0005]機器人的零點校準方法主要有三種方式。第一種，使用三坐標測量儀或者激光干涉儀進行坐標定位，然后通過對坐標方程及標定方程進行更大計算量的計算進行零點位置校準，測量的精度較高，但是測量過程較為繁瑣，效率不高；第二種，在各關節(jié)進行零位對準的設計，加入定位插銷進行校準，該方法精度較低；第三種，將高精度傳感器裝在機器人本體上，然后進行零點的標定，該方法易于安裝、設計，但是傳感器較為精密，安裝過程中會引入誤差導致零點位置不精確。
[0006]因此，如何提高校準效率及精度，是本技術(shù)領域人員亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種機器人零點校準系統(tǒng)，提高校準效率及精度。本發(fā)明還公開了一種機器人零點校準方法。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0009]一種機器人零點校準系統(tǒng)，包括機器人，還包括校準裝置；
[0010]所述校準裝置包括用于支撐所述機器人的支撐板；設置于所述支撐板上，用于定位所述機器人的基座位置的定位裝置；設置于所述支撐板上的支撐柱；設置于所述支撐柱上，用于檢測所述機器人的校準部位的校準傳感器；
[0011 ] 所述機器人的校準部位設置有校準結(jié)構(gòu)。
[0012]優(yōu)選地，上述機器人零點校準系統(tǒng)中，所述校準結(jié)構(gòu)為圓錐校準孔。
[0013]優(yōu)選地，上述機器人零點校準系統(tǒng)中，所述定位裝置包括設置于所述支撐板上的支撐柱及定位傳感器；
[0014]所述基座的定位位置設置有定位結(jié)構(gòu)。
[0015]優(yōu)選地，上述機器人零點校準系統(tǒng)中，所述定位結(jié)構(gòu)為圓錐定位孔。
[0016]優(yōu)選地，上述機器人零點校準系統(tǒng)中，所述定位傳感器的數(shù)量均為兩個，分別為相互垂直的第一定位傳感器及第二定位傳感器；
[0017]所述定位結(jié)構(gòu)的數(shù)量為兩個，分別為用于與所述第一定位傳感器相對設置的第一定位結(jié)構(gòu)及用于與所述第二定位傳感器相對設置的第二定位結(jié)構(gòu)。
[0018]優(yōu)選地，上述機器人零點校準系統(tǒng)中，所述定位傳感器與所述支撐柱一一對應。
[0019]優(yōu)選地，上述機器人零點校準系統(tǒng)中，所述機器人還包括依次通過軸關節(jié)連接的第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿(45)及末端法蘭，所述第一連桿與所述基座通過軸關節(jié)連接；
[0020]所述校準結(jié)構(gòu)包括設置于所述第二連桿上的第一校準結(jié)構(gòu)及設置于所述第四連桿上的第二校準結(jié)構(gòu)；
[0021]所述校準傳感器包括與所述第一校準結(jié)構(gòu)對應設置的第一校準傳感器及與所述第二校準結(jié)構(gòu)對應設置的第二校準傳感器。
[0022]優(yōu)選地，上述機器人零點校準系統(tǒng)中，還包括設置于所述末端法蘭上的定位輔助塊；
[0023]所述校準結(jié)構(gòu)還包括設置于所述定位輔助塊上的第三校準結(jié)構(gòu)及第四校準結(jié)構(gòu)，所述第三校準結(jié)構(gòu)與所述第四校準結(jié)構(gòu)的中心線相互垂直；
[0024]所述校準傳感器包括與所述第三校準結(jié)構(gòu)對應設置的第三校準傳感器及與所述第四校準結(jié)構(gòu)對應設置的第四校準傳感器。
[0025]優(yōu)選地，上述機器人零點校準系統(tǒng)中，所述校準傳感器與所述支撐柱一一對應。
[0026]本發(fā)明還提供了一種機器人零點校準方法，應用如上述任一項所述的機器人零點校準系統(tǒng)；包括步驟:
[0027]1)確保校準裝置的支撐板水平設置，將機器人定位設置于所述支撐板上；
[0028]2)調(diào)節(jié)校準傳感器到預定校準位置，使所述校準傳感器的中心線水平設置；
[0029]3)沿遠離所述基座的方向依次調(diào)節(jié)所述機器人的關節(jié)，并通過所述校準傳感器檢測到達所述機器人的校準結(jié)構(gòu)的距離；
[0030]4)當檢測距離到達零點位置距離時，記錄該關節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度，并將所述旋轉(zhuǎn)角度保存至機器人的控制器中，作為機器人的零點位置的偏移角度。
[0031]優(yōu)選地，上述機器人零點校準方法中，所述定位裝置包括設置于所述支撐板上的支撐柱及定位傳感器；所述基座的定位位置設置有定位結(jié)構(gòu)；
[0032]所述步驟1)中，通過所述定位傳感器檢測到達所述定位結(jié)構(gòu)的距離，調(diào)整所述基座在所述支撐板上的位置，當檢測距離到達定位距離時，定位所述基座。
[0033]從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的機器人零點校準系統(tǒng)，在機器人零點校準過程中，確保校準裝置的支撐板水平設置，將機器人通過定位裝置定位設置于支撐板上；通過支撐柱調(diào)整校準傳感器的水平高度，再將校準傳感器調(diào)整到預定校準位置，使校準傳感器的中心線水平設置；通過調(diào)節(jié)機器人的關節(jié)調(diào)節(jié)校準結(jié)構(gòu)相對于校準傳感器的距離，當距離滿足零點位置距離時，完成該關節(jié)調(diào)整，距離該關節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度并作為機器人的零點位置的偏移角度。本發(fā)明提供的機器人零點校準系統(tǒng)，結(jié)合支撐板、定位裝置、校準傳感器及機器人上的校準結(jié)構(gòu)，即可對機器人進行自動校準，校準裝置結(jié)構(gòu)簡單，避免了人工依次校準的繁瑣，提高了校準效率及精度。
[0034]本發(fā)明還提供了一種機器人零點校準方法，具有與上述機器人零點校準系統(tǒng)同樣的技術(shù)效果，在此不再詳細介紹。
【附圖說明】
[0035]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0036]圖1為本發(fā)明實施例提供的機器人零點校準系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明實施例提供的機器人零點校準系統(tǒng)的校準原理示意圖；
[0038]圖3為本發(fā)明實施例提供的機器人的第一結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖4為本發(fā)明實施例提供的機器人的第二結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0040]本發(fā)明公開了一種機器人零點校準系統(tǒng)，提高校準效率及精度。本發(fā)明還公開了一種機器人零點校準方法。
[0041]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0042]請參考圖1-圖4，圖1為本發(fā)明實施例提供的機器人零點校準系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的機器人零點校準系統(tǒng)的校準原理示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的機器人的第一結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的機器人的第二結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043]本發(fā)明實施例提供了一種機器人零點校準系統(tǒng)，包括機器人4還包括校準裝置；校準裝置包括用于支撐機器人4的支撐板3 ;設置于支撐板3上，用于定位機器人4的基座40位置的定位裝置；設置于支撐板3上的支撐柱；設置于支撐柱上，用于檢測機器人4的校準部位的校準傳感器2 ;機器人4的校準部位設置有校準結(jié)構(gòu)5。
[0044]本發(fā)明實施例提供的機器人零點校準系統(tǒng)，在機器人零點校準過程中，確保校準裝置的支撐板3水平設置，將機器人通過定位裝置定位設置于支撐板3上；通過支撐柱調(diào)整校準傳感器2的水平高度，再將校準傳感器2調(diào)整到預定校準位置，使校準傳感器2的中心線水平設置；通過調(diào)節(jié)機器人的關節(jié)調(diào)節(jié)校準結(jié)構(gòu)5相對于校準傳感器2的距離，當距離滿足零點位置距離時，完成該關節(jié)調(diào)整，距離該關節(jié)的旋轉(zhuǎn)角度并作為機器人的零點位置的偏移角度。本發(fā)明實施例提供的機器人零點校準系統(tǒng)，結(jié)合支撐板3、定位裝置、校準傳感器2及機器人4上的校準結(jié)構(gòu)5，即可對機器人4進行自動校準，校準裝置結(jié)構(gòu)簡單，避免了人工依次校準的繁瑣，提高了校準效率及精度。
[0045]優(yōu)選地，校準結(jié)構(gòu)5為圓錐校準孔。如圖2所示，當校準結(jié)構(gòu)5與校準傳感器2對齊時，圓錐校準孔的零點位置距離L最大，而當校準結(jié)構(gòu)5與校準傳感器2發(fā)生偏移時，非零點位置距離L’小于零點位置距離L。因此，提高了檢測精度。也可以將校準結(jié)構(gòu)5設置為圓錐校準凸起，則零點位置距離L最小。還可以將校準結(jié)構(gòu)5設置為弧形凹槽或弧形凸起結(jié)構(gòu)，在此不再一一介紹且均在保護范圍之內(nèi)。
[0046]為了便于定位機器人4在支撐板3上的位置，定位裝置包括設置于支撐板3上的支撐柱及定位傳感器7 ;基座40的定位位置設置